单模双折射光纤中的增益

在双折射光纤中,根据受激拉曼散射和参量放大共同作用下的斯托克斯波和反斯托克斯波所满足的耦合模方程,考虑输入泵浦波是线偏振光,推导出了与泵浦波偏振方向垂直的的斯托克斯波和反斯托克斯波的增益系数;研究了双折射色散缓变光纤中,斯托克斯波和反斯托克斯波增益随相关参量的变化关系。结果表明,与泵浦波偏振方向垂直的斯托克斯波和反斯托克斯波增益的变化趋势是完全相同和对称的;同时表明,通过改变失配系数 ,在适当的传输位置,可以实现对斯托克斯波和反斯托克斯波有选择性的输出,以达到输出频率转换的目的。     

光子晶体光纤中去极化声波导布里渊散射温度及应变响应

数值求解了光子晶体光纤中的去极化型声波导布里渊散射色散方程,研究了光子晶体光纤中的布里渊频移随泵浦波长及空气孔填充率的变化关系,以及去极化型声波导布里渊散射频移随温度、应变、声波导模式、纤芯直径及空气孔层数的关系。结果表明:布里渊频移随着波长的增大而线性减小。对于相同的波长点,增大光子晶体光纤空气孔填充率时,声波横向速度将会减小。去极化型声波导布里渊散射频移随温度及应变的增大而线性增加。同一温度条件下,高阶TR2m模式的去极化型声波导布里渊散射频移对温度的变化更为敏感;而在同一应变条件下,低阶TR2m模式的去极化型声波导布里渊散射频移对应变的变化更为敏感。去极化型声波导布里渊散射频移随纤芯直径的增加而增大,随空气孔层数的增加而减小。     

单模双折射光纤中的增益

在双折射光纤中,根据受激拉曼散射和参量放大共同作用下的斯托克斯波和反斯托克斯渡所满足的耦合模方程,考虑输入泵浦波是线偏振光,推导出了与泵浦波偏振方向垂直的的斯托克斯波和反斯托克斯波的增益系数;研究了双折射色散缓变光纤中,斯托克斯波和反斯托克斯波增益随相关参量的变化关系.结果表明,与泵浦波偏振方向垂直的斯托克斯波和反斯托克斯波增益的变化趋势是完全相同和对称的;同时表明,通过改变失配系数△k3,在适当的传输位置,可以实现对斯托克斯波和反斯托克斯波有选择性的输出,以达到输出频率转换的目的.     

双折射色散阶跃光纤中拉曼效应和参量放大增益谱

在拉曼效应和参量放大共同作用下,当激光脉冲在双折射光纤中传输时,根据所遵循的耦合模方程,通过引入平行拉曼增益的洛伦兹模型,导出了当输入泵浦波偏振方向同双折射轴成45°角时,在双折射色散阶跃光纤中拉曼效应和参量放大共同作用所导致的增益,讨论并分析了在不同色散区增益谱随相关参量的变化。结果表明:由于拉曼效应、参量放大、双折射和色散的相互作用,导致增益谱的斯托克斯波与反斯托克斯波彼此不对称;在反常色散区,产生的增益以反斯托克斯波为主,在正常色散区则以斯托克斯波为主;当表征距离的级数m发生变化时,增益谱也随之发生变化,可以利用色散阶跃光纤在适当的级数m位置提取T频率脉冲。     

声波导单模光纤中后向受激布里渊散射的声模分析

本文推导了单模光纤中的声波亥姆霍兹方程,利用分离变量法求解并获得正规声波导导模的特征方程,定义了声模的归一化频率,结合贝塞尔函数的宗量近似分析了声波模式的特征值范围、截止频率和远离截止,探讨了声模的色散和布里渊增益谱的多峰成因.研究结果表明单模光纤中纵向声波基模L₀₁模无截止,主要被限制在纤芯中,与光基模耦合形成布里渊增益谱的主峰;高阶声模都存在低频截止,在包层分布比基模多,与LP₀₁模耦合形成布里渊增益谱的次峰.只有纵向L_0n声模对后向布里渊增益谱有贡献,纤芯掺锗浓度增大能使布里渊增益谱发生红移,声模数量增多, L₀₁模的增益峰值逐渐变大而高阶模的贡献减小.泵浦波长为1.55μm,纤芯掺锗浓度3.65%、纤芯半径4.2μm的单模光纤存在4个L_0n和16个Lmn (m>0)声模,声模L₀₁, L₀₃,L₀₄与光模LP₀₁声光耦合产生布里渊增益谱的1个主峰和2个弱峰;纤芯掺锗浓度15%,...     

少模光纤中受激布里渊散射的慢光

利用全矢量有限元法计算了少模光纤中模内和模间受激布里渊散射各模式布里渊频移和布里渊增益谱,模拟了泵浦功率、有效传输长度及脉冲宽度对各模式慢光时间延迟量、脉冲展宽因子的影响.模拟结果表明:少模光纤中不同传输模式产生的受激布里渊散射慢光特性不同,输入泵浦功率及有效传输长度越大,各模式的慢光时延量、展宽越大,且当输入泵浦功率相同时,模内的慢光时延量、展宽因子均大于模间的.优化参数可得,在输入泵浦功率为0.5W,光纤有效长度为1km的条件下,LP_(01)-LP_(01)、LP_(11)-LP_(11)及LP_(01)-LP_(11)模式的时间延迟量分别为643.7ns、362.6ns和213.2ns,其展宽因子分别为1.346、1.207和1.126.     

掺杂和结构对光纤中去极化型声波导布里渊散射频移与散射效率的影响

利用全矢量有限元法研究了单模光纤及光子晶体光纤中掺杂材料及浓度、光纤结构对去极化型声波导布里渊散射频移和散射效率的影响.结果表明增大包层掺氟浓度或纤芯掺锗浓度均会减小光纤布里渊频移,也会增大单模光纤散射效率.光子晶体光纤中整体掺氟浓度不变时,空气孔层数的增加会减小布里渊频移;而纤芯掺锗浓度不变时,随空气孔层数的增加TR2,3模式的布里渊频移增大,而TR2,7模式的布里渊频移减小.     

少模光纤的不同模式布里渊散射特性

少模光纤可以传输有限的正交模式,具有模间干涉小、模式易于控制等优点.基于少模光纤的布里渊散射传感器能够有效地减小多参量测量过程中的交叉敏感,实现多物理量的测量.本文基于波动光学理论对阶跃型少模光纤各个模式布里渊散射谱的频移、线宽、峰值增益等参数进行了分析.首先对少模光纤进行了模式分析,其次分析了少模光纤不同模式的频移、线宽、增益的数学模型,以及不同模式叠加的布里渊散射谱频移、线宽、增益.结果表明:少模光纤各模式布里渊散射谱的频移在10.19—10.23 GHz范围内,且随模式阶数的减小而增加;各模式布里渊散射谱的线宽在32—34 MHz,且随模式阶数的减小而增加;各模式布里渊散射增益谱相对幅度因为模式阶数的减小而增大.少模光纤中各个模式布里渊增益谱和多模式联运布里渊增益谱均符合洛伦兹曲线分布,多模式联运导致布里渊增益谱线宽展宽,且多模式联运布里渊增益谱相对振幅一般小于单个模式的布里渊相对振幅.     

光子晶体光纤中交叉相位调制光谱展宽特性研究

实验研究了超高速时分复用信号与探测光同向传输,在色散平坦高非线性光子晶体光纤中的交叉相位调制光谱展宽特性,从光谱学的角度分析了信号光波长漂移,泵浦光与信号光总功率及功率比,二者偏振态失配对交叉相位调制光谱展宽效应的影响,探讨了实现偏振不敏感交叉相位调制效应的可行性。研究发现,在36 nm波长范围,总功率大于23 dBm,泵浦光与信号光功率比合理,二者偏振态匹配时交叉相位调制效果最好,交叉相位调制的偏振相关性为11 dB,指出利用色散平坦高非线性光子晶体光纤中的残余双折射,调节泵浦光与光纤双折射主轴成45°,可以实现偏振不敏感交叉相位调制效应,随后的理论模拟和实验结果相一致。研究结果为实现基于交叉相位调制原理工作的超快全光信号处理器件作了充分准备。     

四波混频泵浦消耗过程的相位匹配条件研究

采用解析方法分析讨论泵浦消耗情形下的准相位匹配范围以及相位匹配条件的变化,并给出相位匹配条件的表达式.比较分析小信号近似和泵浦消耗两种情形下四波混频增益演化过程.研究表明,在泵浦消耗情形下,随转移功率的增大,满足总相位匹配的线性失配因子从负值逐渐趋于0,准相位匹配范围也越来越小;确定四波混频的准相位匹配范围,可简化波分复用或空分复用系统中级联四波混频的分析过程;小信号近似模型只适合于转移功率远小于泵浦功率的情形,满足总相位匹配的线性失配因子不依赖于光纤长度.     

表面波布拉格声光互作用耦合波方程的研究

定义了压电晶体的增劲声光系数，它反映压电晶体中声光、电光和压电效应共同作用的结果。从参量互作用基本理论出发，同时考虑声光效应、电光效应和压电效应三个因素，用一个压电增劲声光系数来表示三种因素的共同作用，导出表面波声光布拉格互作用的耦合波方程。并求解得出相应衍射效率的计算公式。该式说明在弱声光互作用条件下，衍射导光波强度与超声功率成正比。表面波声光器件具有体积小、工作稳定、能耗小、易于集成等优点。可以用作光偏转器、光调制器、滤光器。在光通信以及各类实时信号处理，如相关、卷积、频谱分析、矩阵光计算等领域具有广泛的应用前景。     

激光等离子体的声学诊断研究

提出了利用激光等离子体声波对高功率激光与材料相互作用过程进行了诊断的方法。实际测量了波长０．５３μｍ激光与几种金属材料相互作用的过程，其结果与采用春它方法得到的结果基本吻合。     

Materials Characterization Using Surface Acoustic Wave Devices

Abstract

Thin film materials are currently used in a wide variety of industrial applications. For example, thin films are used as protective or passivating layers to prevent corrosion and increase lifetime, as conductive and photoactive (e.g., photoresists) layers in the preparation of electronic components and integrated circuits, and as selectively permeable layers for use in gas separations. These thin film materials can be formed by a wide variety of processes, including spraying, spin-coating, dipcoating, chemical vapor deposition (CVD), evaporation, and sputtering. The applications of thin film technology continue to expand due to the ability to decrease cost and increase performance using thin film materials whose properties have been tailored to meet the specifications of the application.     

GaN的声表面波特性研究

采用金属有机物化学气相外延方法在(0001)面蓝宝石上生长了高质量、高阻的未掺杂(0001)面GaN薄膜。为精确测量GaN薄膜材料的声表面波特性，在GaN薄膜表面上沉积了金属叉指换能器，叉指换能器采用等叉指结构，叉指的数目为40对，叉指间距为15μm。采用脉冲法测量了声表面波在自由表面和金属表面上的速度，并通过计算得到了机电耦合系数(κ^2)。所测量的声表面波速度（ν)为5667m／s，机电耦合系数(κ^2)为1．9％。     

水下低频声信号的激光探测及波的衰减

为了探测几十赫兹的低频水下声信号,建立了水下低频声信号的光学探测系统,得到了稳定、清晰的衍射图样.得到了衍射图样的宽度与声源距离的变化关系,声源距离越小,衍射图样越宽.当水下声波传至水表面后,实验上得到了表面声波的衰减特性,理论上得到了衍射图样的角宽度和液体表面波振幅的解析关系式.发现表面波振幅的衰减随距离是指数型衰减.并研究了衰减系数随频率的变化,频率不同衰减系数也不同,而且频率越大,衰减系数越小.     

Analytical Interaction of the Acoustic Wave and Turbulent Flame

A modified resonance model of a weakly turbulent flame in a high-frequency acoustic wave is derived analytically. Under the mechanism of Darrieus-Landau instability, the amplitude of flame wrinkles, which is as functions of the expansion coefficient and the perturbation wave number, increases greatly independent of the stationary＇ turbulence. The high perturbation wave number makes the resonance easier to be triggered but weakened with respect to the extra acoustic wave. In a closed burning chamber with the acoustic wave induced by the flame itself, the high perturbation wave number is to restrain the resonance for a realistic flame.     

Focusing of Surface Acoustic Wave on a Piezoelectric Crystal

We investigate the focusing phenomena of a surface acoustic wave （SAW） field generated by a circular-arc interdigital transducer （IDT） on a piezoelectric crystal. A rigorous vector field theory of surface excitation on the crystal we developed previously is used to evaluate the convergent SAW field instead of the prevalent scalar angular spectrum used in optics. The theoretical results show that the anisotropy of a medium has great impact on the focusing properties of the acoustic beams, such as focal length and symmetrical distributions near the focus. A dark field method is used in experiment to observe the focusing of the SAW tield optically. Although the convergent phenomena of SAW field on the anisotropic media or piezoelectric crystals are very complicated, the experimental data are in agreement with those from the rigorous theory.     

水下低频声信号的激光探测及波的衰减

为了探测几十赫兹的低频水下声信号,建立了水下低频声信号的光学探测系统,得到了稳定、清晰的衍射图样.得到了衍射图样的宽度与声源距离的变化关系,声源距离越小,衍射图样越宽.当水下声波传至水表面后,实验上得到了表面声波的衰减特性,理论上得到了衍射图样的角宽度和液体表面波振幅的解析关系式.发现表面波振幅的衰减随距离是指数型衰减.并研究了衰减系数随频率的变化,频率不同衰减系数也不同,而且频率越大,衰减系数越小.     

Two-Dimensionally Self-Holding Deflection Mirror Using Surface Acoustic Wave Motor

We have developed a two-dimensionally deflecting mirror actuating system with a deflection angle of 20°, which takes full advantage of the characteristics of a two-dimensional surface acoustic wave (SAW) motor. A magnetic slider moves with frictional drive by the Rayleigh mode of the SAW and deflects the mirror by the force of magnetic attraction. For the actuation of a 20° deflection angle, only a 10 ms duration of driving voltage is required owing to the high-speed characteristic of the motor, followed by an additional 10 ms for damping of the mirror structure produced in order to complete holding of the angle. No power supply is necessary to hold the angle. Furthermore, the resolution of the angle is 0.0015° because of the high-resolution capability of the motor. The mirror deflection system showed a 10⁴ dynamic range of angle positioning ability.